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1、五金模具标准制作方法讲义五金工模与产品开发的关系 五金工模与产品开发是紧密相关的，随着冲压技术的广泛应有和发展 ，各个工业部门几乎都离不开冲模，尤其是汽车、电器、电机、仪表 和日用品工业，其产品质量、生产效率、生产成本及产品更新换代快 慢，都在很大程度上取决于模具，因此，模具工业是带动各项工业产 品发展的先行工业。 冲压加工的优点是生产率高、质量稳定、耗费低，特别适宜于大批 量生产，易于机械化和自动化。为了充分发挥冲压加工的优越性，扩 大其应用范围，近年来，国内外都在研究如何把冲压加工用于的品种 ，小批量生产，比如简易模具的采用、生产线的合理化、以及数控冲 床和冲压中心等，就是这方面的具体运用
2、。目前亿龙公司的产品主要由塑胶件、五金件两大部分组成。几年前， 公司着手开发不锈钢产品，并取得迅速发展，公司将继续扩大不锈钢 产品的生产规模，亿龙公司几乎所有五金件都是通过冲模冲压成形， 例如：不锈水壶壶身、发热盘、不锈钢外壳装饰片、保温板主其它五 金配件。可以说公司的发展有赖于塑胶件、五金件两大部分的发展。 五金工模分类冲模结构型式很多，可以根据以下特点分类：一 按冲压工序性质分，落料模、冲孔模、切边模、拉深模、弯 曲模、胀形模、成形模、翻边模等。二 按冲压工序组合方式分，单工序模、复合模、连续模、连续 复合模等。三 按模具结构型式分，根据上、下模的导向方式，有无导向模 、导向模；根据卸料装
3、置，可分为带有弹性卸料板和刚性卸料板模 ；根据挡料形式，可分为固定挡料钉、活动挡料销、导正销和侧刃 定距冲模。四 按凸、凹模材料分，可分为硬质合金模、钢质硬质合金模、 钢皮冲模、橡胶冲模。冲裁模 冲裁模是利用模具使板材分离的冲压工序，包括落料 、冲孔、切口、修边等工序。（图1）1、冲裁过程：冲裁即是分离工序，工件受力时必然从弹、塑性变形开始，以断裂告终。当凸模下降接触板料，板料即受到凸、凹模压力而产生弹性变形，随着凸模下压，模具刃口压入材料，内应力状态满足塑性变形条件时，产生塑性变形，冲件塑性变形从刃口开始，随着切刃的深入，变形区向板料的深度方向发展、扩大，直到在板料的整个厚度方向上产生塑性变
4、形，板料的一部分相对于另一部分移动。2 冲裁零件的断面形状及分析：如下图所示，由于冲裁变形的特点 ，使冲出的工件断明显地分成三特征区，即圆角带、光亮带与断裂 带。圆角带、光亮带与断裂带三部分在冲裁件断面上所占的比例随 材料的机械性能、凸与凹模间隙、模具结构等不同而变化。要想提 高冲裁件切面的光洁程度与尺寸精度，可通过增加光亮带的高度或 采用整修工序来实现。3 冲裁间隔：模具间隙系指凸、凹模刃口间缝隙的距离，间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大。 影响冲裁件质量的因素有：凸、凹模间隙大小及分布的 均匀性，模具刃口状态、模具结构与制造精度，材料性 质等，其中间隙值大小与均匀程度是主要因素。
5、1）冲裁间隔值对冲裁质量的影响 间隙过小时，将产生二次剪切，制件断面的中部留下撕裂面。而两头为光亮 带，在端面出现挤长的毛刺。毛刺虽有所增长，但易去 除，且制件穹弯小，断面垂直。间隙过大时，材料的弯 曲与拉伸增大，材料易被撕裂，致使制件光亮带减小， 毛刺大而厚，难以去除。间隙在一定范围内z=（1424% ）t变化时，毛刺高度小，且变化不大，这称为毛刺稳定区，可供选择合理间隙值时参考。2）间隙对尺寸精度的影响 当凸、凹模间隙较大时，材 料所受拉伸作用增大，冲裁完后因材料的弹性恢复使落 料尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径。在间隙 较小时，由于材料受凸、凹模挤压力大，故冲裁完后， 材料的弹性恢
6、复使落料件尺寸增大，冲孔孔径变小，此 外，尺寸变化量的大小还与材料性质、厚度、轧制方向 等因素有关。软钢的弹性变形量较小，冲裁后的弹性恢 复量也就小，硬钢的弹性恢复量较大。3）间隔对冲裁力的影响 间隙Z减小，则Fmax增大。其原 因是间隙小，材料所受拉应力减小，压应力增大，材料 不易产生撕裂，故使冲裁力Fmax增大。4）间隔对模具寿命的影响 冲裁凸、凹模的损坏有磨损 、崩刃和折断等形式。间隔减少，模具磨损加快，容易 崩刃和折断，减短模具寿命。4、 冲裁件间隔的确定： 理论计算法 由裂纹重合形成几何三角形计算。 经验确定法 软材料： TR+2t，当h较小时，弯 边在模具上支持的长度过小，不容易得
7、到形状准确的零件。 弯曲部位不应位于零件宽度突变处，避免撕裂。如必须在宽 度突变处，弯曲应事先冲工艺孔或工艺槽。 有孔的毛坯弯曲时，如果孔槽位于弯曲附近，弯曲时孔会变 形，为了避免这种现象，必须使这些孔分布在变形区域之外 。 对称弯曲件，左右弯曲半径应一致，以保证弯曲过程中受力 平衡，防止产生滑力。 工艺孔有利于弯曲件毛坯的精确定位。 弯曲线最好与材料扎纹方向垂直，特别对弹性夹类零件。四、影响回弹的因素vR材料的力学性能。vT材料的相对弯曲半径 越小，相对回弹力越小。v弯曲工件的形状，一般说来，U形工件的回弹比V形工 件的回弹要小。v模具间隙，U形弯曲模的凹凸模每侧间隙，Z/2越大， 则回弹越
8、大；Z/2T时可发生负回弹。v校正力，增加校正力可减少回弹量。五、减少回弹的措施v改进弯曲件局部结构和选用合适材料v在弯曲件变形片压制加强筋，用以提高零件刚度减少回 弹。v补偿法是消除弯曲件回弹最简单的方法。v校正法，弯曲区金属的校正压缩量为料厚的2-5%时 ，就可行到较好的效果。v拉弯法，可取得明显的拉弯效果。拉深模拉深是将板料毛坯在具 有一定的圆角半径的凸、 凹模下加工成各种零件。一、拉深件的分类1、直壁拉深件 对称拉深件：圆筒件、带法兰边圆筒件、阶梯形 非轴对称拉深件：盒形件、带法兰盒形件等。2、曲面拉深件 轴对称拉深件：球面类零件、锥形件等。 非轴对称拉深件二、拉深件结构工艺性： 拉深
9、件侧壁与底面或凸缘连接处的圆角应尽量放大，放 大这些圆角半径，能够减少拉深次数或使零件容易拉深成 形。 矩形拉深件四周的圆角也应放大。 除非结构上有特殊需要，必须尽量避免异常复杂及非对 称形状的拉深件。三、拉深零件的毛坯尺寸：旋转体零件系采用圆形毛坯，其直径按面积相等的原则计算（不考虑板料的厚度变化）。对于异形件，先进 行试片再定毛坯尺寸。四、拉深系数和次数的决定圆筒件的拉深系数为M=d/D。当MM1时，则可一 次拉成，若MM1时，要n次拉深。M1M2M3MnM其中：M1、M2、M3、Mn为材料每次极限拉深系数M为工件总拉深系数d为工件直径D为坯料尺寸 为了每次拉深顺利进行，实际每次拉深系数应
10、比 极限拉深系数小。五、 圆筒件拉深过程中出现的问题起皱及其防止措施：拉深过程中，毛坯法兰在切向压应 力作用下，可能产生塑性失稳而起皱，甚至使毛坯料不能 通过凸、凹模间隙而被拉断，轻微起皱的毛坯虽可通过间 隙，但会在筒壁上留下皱痕，影响的表面质量。 圆筒件拉深时产生破裂的原因，可能是由于法兰起皱， 坯料不能通过凸、凹模间隙，由于压边力过大，变形程度 太大。凸耳的出现：拉深后的圆筒端部出现凸耳，产生凸耳的 原因是毛坯的各向异性。会使筒壁由于应力腐蚀而开裂。残余应力：拉深后的圆筒中留有大量残余力。这种周向 拉伸应力的存在，会使筒壁由于应力腐蚀而开裂。可增加 中间退火工序消除残余应力。 六、开裂的可
11、能原因及解决1） 材料太薄，应选用合格厚度材料；2） 材料硬度，金相组织或质量不符要求，要退火或更换材 料；3） 材料表面不清洁，带铁屑等微粒或已受伤，应保持表面 完好清洁；4） 凹模或压料圈工作表面不光滑，应磨光工作表面；5） 凸模或凹模圆角太小，应加大；6） 间隙太小，应放大间隙；7） 间隙不均，要进行调整；8） 压料力过大，要进行调整；9） 拉深系数过小，可增加工序，放大拉深系数；10） 滑润不足或不合适，应合适润滑剂并充分润滑。七、起皱的原因及解决：1、凸缘起皱，主要因压料力太小，应增加压料力使 皱纹消失；2、上口起皱（无凸缘）是因凹模圆角过大，间隙也 过大，最后变形的材料未被压住，形
12、成的少量皱纹因间 隙过大不能整平，应减小凹模圆角和间隙，也可采用弧 形压料圈，压住凹模圆角处材料；3、上口或凸缘单面起皱，是压料力单面的结果，造 成压料力单面的原因有：A。压料圈与凹模不平行；B 。坯料毛刺；C。坯料表面有微粒杂物，应调整压料圈 和凹模的平行底，去除毛刺，消除坯料表面杂物。4、锥形或半球形件等腰部起皱，是因压料力太小， 拉深开始时大部分材料处于悬空状态，应加大压料力， 采用压料筋或更改工艺，以液压拉深替代。5、反拉深防止起皱，采用拉深筋或拉深槛，也是防起 皱的有效措施。 胀形和翻边胀形是利用模具强迫板料厚度减薄和表面积增大,以获取领件几何形状的冲压加工方法。胀形方法1、起伏成形
13、，包括压加强筋、压凸包、压字、印花。2、加强筋能否一次冲成形，与筋的形状和材料性质有关，若不能一次成形，应菜用多次冲压。加强筋能提高工件的钢性,比增加板料厚度来提高工件节省。3、圆柱形空心毛坯胀形。我厂较多采用。如果空心毛坯口部参加变形，应打掉批锋，避免高度突变和缺口！圆孔翻边时(上图)，带有圆孔的坯料被压边圈压死，变 形区基本上限制在圆角以内，随着凸模下行，毛坯中心 圆孔不段扩大，凸模下面的材料向侧面移动，直到完全 凹模壁，形成直立的竖边。在此过程中材料变薄，固模 具设计时凸、凹模间隔应适当小于料厚才能得到高质量 的翻孔。 冲压模具的一般设计过程 一、分析冲压件工艺性根据设计内容，要求来分析
14、冲压成型的结构工艺性，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料 是否符合冲压工艺要求。如果发现冲压工艺性差，则需要 对冲压件产品提出修改意见，经产品设计者同意后才可以 修改。二、制定冲压工艺方案在分析冲压件的工艺性后，通常可以列出几种不同的冲压工艺方案（包括工序性质、工序数目、工序顺序及组 合方式），从产品质量、生产效率、设备占用情况，模具 制造容易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安 全程度等方面进行综合分析、比较，然后确定适合工厂生 产条件的最经济、合理的工艺方案。三、确定毛坯形状，尺寸及下料方式在最经济的原则下，决定毛坯形状、尺寸和下料方式并确定材料的消耗量。四、确定冲模
15、类型及结构形状根据所确定的工艺方案和冲压的形状特点、精度要求、生产批量、模具制造条件、操作方便及安全的要求，以及利用现有通用机械化，自动化装置的可能，选定冲模类型及结构形式绘制模具结构草图。五、进行必要的工艺计算1）计算毛坯尺寸以便在最经济的原则下进行排样和合理使用材料。2）计算冲压力。3）计算或估算各主要零件的外形尺寸及卸料橡胶或弹簧的自由高度。4）确定凸凹模间隙，计算凸凹模工作部分尺寸。5）对于拉深模，需要计算是否采用压边圈，计算拉深次数，半成品的尺寸和各中间工序模具的尺寸分配等。六、绘制模具图在设计中要经一系列计算、绘图、修改等必要步骤，合理选择模具的结构。尽量采用标准零部件，充分考虑导向、定位、卸料、推件等问题，并尽可能方便操作。在经济问题上，既要保证产品质量，完成所需要的产品数量，又要降低模具的费用。使整个冲压的成本得到降低，在工序分散和集中问题上，要考虑其可行性。 冲 压 设 备 1、曲柄压力机 优点：速度快，容易保养和维修，操作简单方 便，成本底。 缺点：噪音大，拉深时压边力随滑块而变化， 不利于拉深， 2、四柱油压机： 优点：噪音小，压力稳定而可调，拉深时压边 力衡压，适合拉深。 缺点：速度慢，运作成本高。 3、 双动压力机： 优点：速度快，拉深时压边力衡压，适合拉深 。 缺点：噪音大，占用空间大。 4、气动压力机。5、 剪板机。6、专用压力机。
